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A evolução das antenas para estações rádio base

Em busca de maior capacidade para atender aos novos desafios, fabricantes ampliam largura de banda e miram no espectro, na densificação e na eficiência do sistema

*Por Marty Zimmerman

Trabalho há mais de 20 anos no mundo do desenvolvimento de antenas para estações rádio base e, nesse período, as mudanças têm sido surpreedentes. O primeiro produto que trabalhei foi uma antena com polarização vertical, com uma porta de entrada, tilt elétrico fixo, e que cobria sete por cento de largura de banda. No ano passado, a CommScope lançou uma antena com dezesseis portas, com sete matrizes de polarização dupla, todas com controle de tilt elétrico (RET, da sigla em inglês) e funcionando com largura de banda de até 61%!

O que impulsiona essas mudanças é a pressão por mais capacidade. Em particular, a base para as operadoras é a densidade da capacidade, que é definida em bits/Hz/seg/km2. E a capacidade, por sua vez, é impulsionada por três meios diferentes:

• Espectro
• Densificação
• Eficiência

O espectro está relacionado ao Hertz. Quanto mais mega-hertz disponíveis para dados, mais dados podem ser enviados. Isso tem sido impulsionado por governos que abrem cada vez mais espectro para as comunicações. Para utilizar mais espectro por antena, as antenas atuais contêm mais matrizes com cada matriz cobrindo bandas de frequência cada vez mais amplas.

A densificação se refere aos quilômetros quadrados ou milhas e no reuso do espectro para a criação de células menores e assim garantir que todos os hertz disponíveis sejam direcionados a diferentes usuários. As antenas Multi-beam e as antenas para small cells, que são utilizadas em metro sites, são ótimas formas de aumentar a densificação.

A eficiência se concentra nos bits/seg. Há diversas maneiras de ampliar a eficiência. Uma delas é a utilização dos princípios do MIMO (multiple input/multiple output), que permite que o fluxo de dados seja dividido em multiplas partes transmitidas simultaneamente por caminhos diferentes, entre a antena da estação rádio base e o usuário. O MIMO é a razão pela qual as antenas modernas possuem quatro ou até oito ou mais matrizes para cada frequência de banda.

Eficiência também se refere ao esquema de modulação utilizado, variando do QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) até 256 QUAM (Quadrature Amplitude Modulation), o qual impacta diretamente na velocidade de transmissão de dados. O acesso a elevadas taxas QUAM somente é possível se o canal suportar elevados níveis de SINR (Signal to Interference and Noise Ratio). Isso requer uma ação cuidadosa nos padrões e um foco em parâmetros críticos como F/B (Front-to-Back) e SPR (Sector Power Ratio).

Para obter mais informações sobre antenas de estações rádio base, vale conferir o ebook “Understanding the RF Path”.

*Marty Zimmerman comanda a equipe da CommScope que cuida da área de antenas para estações rádio base, sendo o responsável por conduzir o desenvolvimento da nova geração de produtos para esse setor

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